TW300921B - - Google Patents

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300921 A7 B7 五、發明説明（ 具爐 更少 〇 滅 輥以 爐 的輥 幣爐 網為 進作 推中 内爐 α 火 理退 處鑛 熱埋 作在 用用 及逋 涉明 是發 明本 發’ 本地 體 命ea 薄(h 用輥 使爐 的有 輥裝 爐中 加爐 增理 和處 }熱 up的 Id用 U1使 (b中 垢火 结退 的帶 面網 表在 輥 為 度 溫 在 輥 埔 這 ο 程 過 火 退 鑛 W 行 進 Μ 時條 長的 在刻 能荷 須於 必由 輥。 逋力 些能 這的 。 帶 作鋼 搡溫 下高 氖輸 氛傳 化持 氣保 弱中 和'作 內搡 圍績 範，連 pi 生 產 會 輥 訄 下 件 這種 .這一 表附。： 輥黏一上一 逋的$g 括面；爐〃 包表ί到 ，輥I移-題爐一轉 S在一帶. 的物i網ί 在粒一從 潛顆：間/ 個型期 幾塵；作I 鐵一搡 或在 物是. 化一能U 氧一可 和j物 '粒 is顆 的 面 磨 些黏 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 垢 结 為 之 稱 物 附 層一層 SL· ^ βκ 瓷一種 陶 j!i 1 有 加帶 面。 表法 輥方 爐 一 在這 是出 段提 手已 I 8 的 5 效-2 有64 最昭 象請 現申 垢利 结專 止本 製日 易 合 是 热 也 '昭附 層請的 一申面 這一利表 但k專子 ，本輥 垢日由 结。其 的落一， 面剝Μ層 表於塗 子易種 輥中一 一 少環)另 減循之 地.理出 效處一提 有一熱一.所 可，在.8'6 子一和| 4 輥 ls、-l Sau ο Sg 6 的層 效塗 無的 是琿 SHU 彔 垢止 结防 於為 對作 但；^ ，入 落引 钊及 止出 防提 地被 效亦 有料 可材 ，瓷 成陶 組種 層各 金。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 括 包 議 些 這 〇 生 發 的 垢 结 面 表 輥 爐 在 少 減 能 也 時」 同下 . 如 1. 日本專利申請平2-270955:添加5-20%Cr2 〇3 -Al2 〇3之NiCrAlY热噴塗材料。 2. 美國專利 4,822,689:含 51-95 體》96 之 Al2 03 之 M C r· A 1 Y(其中 Μ 為 Fe, Hi 或 Co)。 -3- 本紙張尺度遑用中國困家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 3. 日本專利昭63-47379:添加30-80體稹％之ZrSi04之 MCrAlY(其中Μ為Fe, Ni或Co);並經氧化络致密化處理 Ο 4. 日本專利申請昭63-47379:含40%Si02之MCrAlY (其中Μ是Fe, Ni或Co)。 5. 日本專利申請昭60-56058:多層Al2 〇3 -Mg04晶 態金臑，其頂層是由Al203-Mg0組成。 上述陶瓷材料都被引入和用作逋輥塗層，在解決前面 所提出的問題方面相當成功。但是近年來已看到，對於 減少使用壽命的原由的研究结果Μ及解決這些問題所採 取的措施，已導致具有優良抗结垢和抗磨損及同時能延 長使用縳命的爐輥的出現。 發明目的 本發明的目的是提供一種爐輥，其經由對陶瓷材料的 熱嗔塗塗層的改進而防止结垢，保持優良的抗剌落和抗 , .... . --— · · · - .... (—» - -·.. 熱衝擊性能，和最終使用於連績退火線上的爐輥達到較 長之使用壽命。 發明概述 本發明人一開始所採取的步软是確定爐輥使用壽命開 始降低的原由。 在鋼片退火過程中，鋼組成中存在的錳會氣化成氧化 錳。逭氧化物溻集在鋼片的表面，在退火過程中刖轉移 到爐輥表面。 由於氣化錳和附热合金之間的固態反應，因而減少爐 ----- * · " -4- 本紙張尺度遑用中國國家標率（CNS ) A4洗格（210X297公釐） ’ 訂 各、 { f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消费合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 輥的使用壽命。上域的附熱合金構成輥子的塗»材料。 -—--… -· …' 已確定塗臛破裂的原因是由於氧化錳與耐热合金中存 , ..^,.ν- ·.;'*·' ·< -----1.·. *i~***aM**M^^*~*««Miiwn ι,.ιι η-ιΐιί··" *11' ~**'· ^-·~·. 在的Α12〇3的反應。因此，進行研究以確定在耐熱合 ....11--¾.. , 1 . -.-·· . v . ^^^*®**^ 金中能安全存在的A 1 2 Ο 3的最小里。研究结果表明， 在摞準的M C r A 1 Y合金（其中Μ是F e , Νί或C 0 )中如果A 1的 原子百分含量低於10%和Al+Cr總量的原子百分含量在 ·λ-·- =*· 13-31%之間，則可以是安全的。如果逭類附熱合金和 具有與氧化錳低反應性的陶瓷氣化物（佔總量的5-90% (重量））聪合使用，則可達到與前述目的相呼懕的陶瓷 塗層材料。 本發明人發現必須用具有類似品質的不同氧化物取代 陶瓷塗曆材料中的Α 1203 。最可能取代Α1 (第1B族輕金~ 鼸）的候選者是該等元素，其氧化物在高溫下比較安定， 例如Mg(第二族，輕金圈）和Y (第I族，希土）。藉由探 究使用這些金鼷的氧化物（MgO, Y2〇3)的效果，而實 現本發明。 ^**^^^^**^^ ana 熵輥在短時間内變得不可用了的評估表明，在氧化錳 和塗曆組分之間在輥子表面發生的固態反應產生了反應 的副產物。產生含有大量氧化物的固態反應產物的櫬製 將在下面敘述。 眾所周知在連續退火爐中恒定地保持退火溫度高於800 υ ,在爐中存在於網帶之錳可»由如此之物，諸如小量 水蒸汽壓力被《化，和在網帶表面上濃臬。在連績退火 «程中鋼帶中存在的錳在網帶表面形成安定氧化物曆。 -5- 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :装· 涑 300921 A7 B7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (4 1 近 年 來 Μ 生 產 用 於 汽 車 車 體 的 網 帶 來 說 1 作 為 簠 要 例 1 1 子 已 傾 向 於 增 加 特 別 低 碳 網 的 生 產 > 其 中 錳 的 百 分 含 量 1 1 增 加 了 〇 這 錳 而 後 在 退 火 過 程 中 從 網 帶 轉 入 逋 輥 表 面 S 請 1 先 1 並 積 聚 在 訄 輥 表 面 〇 閱 1 1 本 發 明 人 進 行 的 研 究 證 實 » 當 前 使 用 的 塗 層 材 料 放 之 1 在 仿 退 火 爐 相 同 的 環 境 中 與 氣 化 錳 接 觸 時 固 態 反 應 就 發 注 意 1 | 事 1 生 了 > 其 導 致 塗 層 在 短 時 間 内 變 質 〇 這 Al> 就 證 明 瑄 一 假 設 項 再 1 I 即 爐 輥 使 用 壽 命 降 低 的 原 由 是 由 於 輥 子 塗 層 材 料 與 氧 填- % 、1 % 化 錳 的 固 態 反 應 » 這 反 應 是 在 連 缅 退火線的 加 熱 與 持 績 的 頁 '—^ 1 | 高 溫 環 境 的 條 件 下 發 生 的 0 1 I 下 一 步 驟 則 是 評 價 如 何 防 止 各 種 MC r A 1 Υ耐 熱 合 金 和 各 1 1 種 氧 化 物 對 錳 的 反 應 〇 如 實 例 1 和 2 所 示 當 耐 熱 合 金 [ 訂 1 1 中 A 1 含 量 低 於 10¾ (原子） 和 (A 1 + C r ) 總 量 低 於 13 -3 1% (原子） t 同 時 分 別 或 一 起 加 入 MgA 1 2 0 4 , Η g 0或 Y i 〇 3 1 1 » 則 在 控制與氧化錳的固態反應中表現出顯著的改菩 > 1 I 藉 由 在 連 績 退 火 線 的 條 件 下 在 氣 化 錳 與 A 1 2 0 3， 1 1 線 1 C r 2 0 3和其它氣化物之間之反應的再現 >發明人發現 使 具 有 檷 準 塗 曆 材 料 塗層 的 爐 輥 使 用 壽 命 縮 短 的 過 程 0 1 I 這 些 反 應 產 生 諸 如 Μ η A 1 2 0 , t和C r 1 .5 Μ η 1 . 5 〇 4 — 類 的 易 1 1 碎 氧 化 物 0 因 此 ♦ 從 減 少 與 氣 化 錳 反 應 而 % 生 的 塗 層 易 1 | 碎 性 的 觀 點 來 看 » 減 少 塗 曆 中 耐 热 合 金 組 分 中 A 1 的 含 量 1 1 是 有 利 的 0 但 是 A 1 對 於 防 止 塗 曆 的 過 度 氧 化 m 是 必 要 的 1 1 〇 如 果 A 1 和 C Γ 的 雄 i 保 持 較 高 ， 进 是 可 Μ 控 制 高 溫 氧 化 1 I 的 0 正 如 實 例 1 所 述 的 試 驗 結 果 所 掲 示 的 發 明 人 發 現 1 1 1 -6 — 1 1 1 本紙張尺度遑用中國國家標率（CNS ) A4洗格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明 (5 ) 1 1 A 1 含 量 保 持 在 低 於 10% (原子） 是 對 所 提 出 問 圃 的 最 好 的 1 J I 解 決 0 1 1 如 果 A 1 的 含 量 超 過 10¾ (原子）， 試 驗 表 明 在 爐 輥 表 面 請 I 先 1 易 於 生 成 氧 化 鋁 層 和 由 於 氣 化 錳 而 造 成 易 碎 性 〇 閱 n 1 背 1 另 —* 方 面 » 為 使 塗 層 具 有 足 夠 的 抗 磨 損 能 力 必 須 找 之 1 到 . 種 與 氧 化 錳 有 低 反 應 性 的 可 替 代 A 1 2 0 Ξ 的氧化物。 注 意 1 | 事 1 研 究 结 果 表 明 ， 符 合 上 述 條 件 的 氧 化 物 確 定 為 氧 化 鎂 項 再 1 1 (M g 0 ) 和 氧 化 鎂 尖 晶 石 (M g A +j.:〆 1 2 0 4 ) 填- % 本 〜1 装 1 另. 外 * 使 用 氧 化 釔 (Y 2 0 3 ) 也 能 達 到 如 氧 化 鎂 粉 末 的 頁 '—- 1 | 相 同 效 果 和 製 成 緻 密 的 塗 層 〇 1 I 结 果 表 明 • * 使 用 Mg A 1 2 0 4 » MgO和 Y 2 0 3 組 成 的 組 中 1 1 的 單 — 材 料 或 瑄 些 材 料 的 姐 合 使 用 都 可 得 到 單 獨 使 用 MgO 訂 1 1 的 相 m 效 果 〇 此 等 氧 化 物 之 一 或 全 部 與 附 热 合 金 结 合 時 t 加 入 量 在 1 1 5% ( 原 子 )以下因效果太小而沒有什麽用 >但是加入虽 1 I 超 過 90% (原子）則 會 造 成 塗 曆 碎 裂 和 易 於 剝 落 » 因 此 » 1 1 其 添 加 於 耐 热 合 金 5- 90 原 子 % 範 圍 之 氧 化 物 之 陶 瓷 塗 層 .泉 1 材 料 較 佳 〇 1 1 下 面 藉 由 實 胞 例 詳 细 介 紹 本 發 明 的 搡 作 0 1 1 實 例 1 1 I 如 下 表 1 中 1-3 號 所 示 之 三 種 MC Γί 1附热合金粉末， 1 與 25¾ (重量） Mr 0混合， 在2% Η 2 + N Z氣氛下在1 000 t： 1 1 加 热 100 小 時 〇 同 樣 的 塗 暦 材 料 亦 被 用 Μ m 備 樣 品 塗 層 1 I ， 其 利 用 爆 燃 搶 方 法 在 50 X 5C X 1 C η β 1的 SUS304試 賊 塊 完 1 1 1 -7 1 1 1 本紙張尺度逋用中國國家橾率（CNS ) A4規格（21 OX297公釐） A7 B7 五、發明説明（6 ) 成。在研磨完成後，這些漾品與MnO接觸，和在上述相 同條件下試驗。試驗之後這些樣品用環氧樹脂固定，切 割和置放以供截面檢驗和EDX分析。為檢驗MnO腐蝕程 度，進行了 X-射線分析以確定腐蝕產物的組成物。這些 試驗的累積结果示於表1 。 試驗结果清楚表明樣品3和3a落入本發明範圃，在防 止MnO腐蝕方面比任一習知的耐熱合金有更優良的性能 讀 閲 讀 背 面 意 事 項 再 頁 裝 表1 幾種附熱合金的MnO腐蝕的比較 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 樣品號 耐热合金的組成物 %(原子） MnO 腐蝕程度 材料類別 A1 Cr Al+Cr 1 C〇-25Cr-10Ta-7.5Al- 0.8Y-0.7Si-2C 16 27 43 高 對照材料 2 C〇-32Ni-21Cr-8Al-0.5Y 16 21 37 高 對照材料 3 Hi-16Cr-4.5Al 9 17 26 低 本發明材料 3a C〇-20Cr-4Al 8 20 28 低 本發明材料 實例2 -8 - 訂 線 本紙張尺度逋用中困國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（ A7 B7 粉摞 3 物價 ο 化評 2 氧。A1 號力於 13抗對 4-抵。 了的果 價蝕结 評腐驗 下 ο 試 件 Μ 出 條對列 驗們 2 試它表 同定。 相確述 述 Μ 所 所.1 1 料例 例材實 V曆同 如塗 & 末準 品 樣 料 材 合 口Β. ο κ Π 構 Μ /ίν - 之 2:) 10號 S 2 1Α ).一品 號樣 號蝕 5 腐 量 大 有 具 和 大 最 號 之 \1/ 號 2 等 cr中 -為 3 ο 触 2 腐 11 於 Ζ 對和 混品 的樣 D8的 品 1 内 樣 («明 4 發 10本 rs在 :列 由 號果 7 结 品佳 樣最 -(V 而 樣 得’80( 取Μ 所), 料ί號 材10 括 包 品 號 品ic κ ^N. 樣 ( fi. 號 Γ C ο % 3 為

品)) 樣量 /IV S S (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 品 樣 I性 應 反的 無量 乎大 幾的 ο 現 Μ 發 與中 出物 現產 表蝕 料腐 材在 的的 明一 發之 本果 些结 這驗 。 實;a 3 一作 0 應 在反 存 ο J η 的 Μ ο 與 Μη不 於是 由物 是化 壞氧 變的 的請 輥所 逋明 明發 證本 ,然 據顧 證下 一 件 另條 供些 提這 錳在 的 、-°· 線 經濟部中央梯準局員工消費合作杜印裝 本紙張尺度逍用中國困家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 300921 at B7 五、發明説明（8 ) 表2 嫌種氧化物粉末的ΜηΟ腐蝕的比較 漾品號 塗 層材料 產 物 MnO腐蝕程度 材料類別 4 A 1 2 〇 3 MnAl 2 0 4 高 對照材料 5 SiO 2 Μη 2 SiO 4 高 對照材料 6 Cr 2 0 3 Mn1<504 中等 對照材料 7 A1 2 〇 3 "Cr 2 〇 3 混合氧化物 中等 對照材料 8 ZrSiOa Μη 2 SiO4 中等 對照材料 9 Y2 〇3 低 本發明材料 10 MgAl 2 〇4 低 本發明材料 11 MgO MnAl 2 〇4 低 本發明材料 12 CoCrTaAlY(1096 (重）Al) MnAl之04 高 對照材料 13 NiCr/UY(3% (重）Al) 低 本發明材料 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印裝 實例3 為比較本發明與先前技術的塗曆材料的效果，塗層性 能的比較試驗也作出了。 5〇x5〇xlOmia之試件由表3所列塗曆材料之燸燃搶技 術所製成。在塗層後，樣品與餓粉和MnO粉接«在2% -10- 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） 五、發明説明（9 至 熱 加 下 氛 氣 A7 B7

持 保 和 V 驗至 試熱 露加 曝由 行藉 進 ， 下性 件受 條耐 氣的 大擊 在衝 品熱 揉對 ? 後層 Π2之塗 t 冷價 H2速評 。為冷 速、再 後 dr 然0050 驗 試 環 循 行 。 進 3 品表 樣於 對示 來果 冷结 速驗 中試 水 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. ,-° 線 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

7 B 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（10) 表3 對抗熱衡擊和抗MnO腐蝕的塗層材料的比較 漾品號 塗層材料 Fe粉黏附 MnO 腐蝕程度 抗热銜擊 材料類別 Al+Cr (原子*) 14 CoCrTaAlY+10 WtXAl 2 〇 3 2 C >20 對照材料 43 15 MgAl2 0 3 1 A 1 對照材料 — 16 CoCrTaAlY+30 Vt%Al 2 〇 B 1 C >20 對照材料 43 17 CoCrTaAlY+10 wtXCrSi 2 0 3 1 C 一 對照材料 37 18 CoOTaAlY+10 wtXZrSi 2 〇4 1 C — 對照材料 37 19 HiCrAlY+ MgAl 2 〇 4 +Y 2 〇 3 2 A — 本發明材料 26 20 NiCrAlY+lOwt. XHgAl 2〇4 2 B — 本發明材料 26 21 NiCrAlY+30wt. XMgAl 2 〇4 1 A >20 本發明材料 26 22 HiCrAlY+30wt. XYaOa 2 A >20 本發明材料 26 12 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 訂 本紙張尺度逋用中國《家樑準（CNS > A4规格（210X297公釐） 3 00921 37 五、發明説明（11)

Fe評估： 1 .幾不黏附。 2. 少量黏附；易於除去。 3. 黏附材料不易於除去。

MnO腐蝕評價： A. 和預-試驗測量相比沒有變化的表面粗槠度。 B. 在表面上形成含錳氧化物。 C. 比預試驗測量要粗糙得多的表面粗糙度。 如上面材料試驗所示，與使用先前技術的塗層材料相 -..._ . 比，使用本發明塗層材料的爐輥，實質上無Fe的黏附， 沒有被MnO腐蝕和具有優良的抗熱衝擊性能。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 -13- 本紙張尺度遑用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. Βύΰ921 ABCD 六、申請專利範圍 1. 一種用於連讀退火訄的壚輥，其特激在於此爐輥表面 上的陶瓷熱嗔塗曆，其中熱唄塗β由⑴酎熱合金MCrAlY ，其中Μ是遘自Fe, Ni和Co族群中的至少一種金鼷元 素，A丨的含量低於10% (原子）和Al+Cr的總量在13-31 % (原子）之間，和⑵與之相结合的陶瓷氧化物組成， 此陶瓷氧化物構成熱嗔塗層的5-90% (重量），而且此 陶瓷氧化物對於氧化錳來說具有低反應性。 2. 如申請專利範圍第1項的爐輥，其對氧化錳具有低反 應性的陶瓷氧化物是氣化鎂尖晶石（MgAl2 04 )。 3. 如申請專利範圍第1項的《輥，其對氧化錳具有低反 應性的陶瓷氧化物是氣化鎂（MgO)。 4. 如申請專利範圃第1項的爐輥，其對氧化錳具有低反 應性的陶瓷氧化物是氣化釔（Y2 〇3 )。 5. 如申請專利範園第1項的燫輥，其對氧化錳具有低反 應性的陶瓷氧化物是選自氧化鎂尖晶石（Mg Al2 04 ) 、氧化鎂（MgO)和氧化釔（Y2 03 )族群中至少兩涸 氣化物的組合而成的材料。 (請先閱讀背面之注意事項再螭寫本頁) 裝. 、1Τ 線 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 -14- 本紙張尺度埴用中困國家梂準（CNS ) Α4洗格（210Χ297公釐} 公':r令: 300921 申請曰期 案 號 類 别 (以上各欄由本局填註） A4 C4 300921 5墨專利説明書(85年丨2勝正， 中文 用於連鑲退火爐的爐棍 發明 新型 名稱 英文 Hearth roll for use in continuous annealing furnaces 姓 名 國 籍 楊 高（Yang Gao) 曰本 裝 發明 創作 人 住、居所 日本國埼玉縣北葛飾郡鷲宮叮2-23-506 訂 姓 名 (名稱） 普拉塞爾S.T.科技股份有限公司 PRAXAIR S.T. TECHNOLOGY, INC., 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 國 籍 美國 三、申請人 住、居所 (事務所） 代表人 姓 名 美國康乃狄克州06810-5113丹伯瑞老里其伯瑞路39 蒲恩 M·傑塞（Joann M. Jelsa) 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐）